هلیوم فراتر از بادکنکهای رنگی، گازی استراتژیک و شگفتانگیز است که از اعماق دریا تا فضا و از پزشکی نوین تا دنیای دیجیتال نقش حیاتی ایفا میکند.سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 09033158778
هلیوم (Helium) دومین عنصر فراوان در کیهان و سبکترین گاز پس از هیدروژن است. این عنصر بیرنگ، بیبو، بیمزه و کاملاً بیاثر از نظر شیمیایی است و به دلیل ویژگیهای منحصربهفرد خود مانند چگالی کم، نقطه جوش بسیار پایین (۴.۲ کلوین)، رسانایی حرارتی بالا و ناپایداری شیمیایی، در صنایع مختلف کاربرد گستردهای پیدا کرده است. بیشتر افراد وقتی نام هلیوم را میشنوند، تنها به بادکنکهای جشن و مراسم شادی فکر میکنند، اما واقعیت این است که هلیوم دنیای شگفتانگیزتری دارد. این گاز کمیاب، نقشی کلیدی در فناوریهای پیشرفته، پزشکی نوین، پژوهشهای علمی و حتی اکتشافات فضایی ایفا میکند.
در این مقاله با ۵ کاربرد ناشناخته هلیوم که کمتر کسی از آنها آگاه است آشنا میشویم؛ کاربردهایی که نشان میدهند چرا Helium یک منبع حیاتی و راهبردی برای آینده بشریت محسوب میشود.
۱. هلیوم در فناوری MRI؛ قلب تصویربرداری پزشکی پیشرفته
تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) یکی از دقیقترین و پیشرفتهترین روشهای تشخیص پزشکی است که در سراسر جهان برای بررسی مغز، نخاع، اندامها و بافتهای نرم بدن استفاده میشود. نکتهای که بسیاری نمیدانند این است که عملکرد دستگاه MRI بدون Helium مایع غیرممکن است.
نقش هلیوم در MRI
مگنتهای فوقرسانای MRI باید در دمایی نزدیک به صفر مطلق کار کنند تا مقاومت الکتریکی آنها به صفر برسد و میدان مغناطیسی بسیار قوی ایجاد شود. تنها گازی که میتواند این شرایط سرمایشی را فراهم کند، هلیوم مایع است. دمای جوش Helium تنها ۴.۲ کلوین (منفی ۲۶۹ درجه سلسیوس) است که امکان خنکسازی سیمپیچهای ابررسانا را فراهم میکند.
چرا Helium حیاتی است؟
جایگزینی برای آن وجود ندارد؛ هیچ گاز یا مایع دیگری نمیتواند به چنین دمای پایینی برسد.
مصرف سالانه Helium در حوزه پزشکی بسیار بالاست و کشورهایی که ذخایر هلیوم دارند، در این زمینه یک مزیت استراتژیک دارند.
در صورت کمبود هلیوم، سیستمهای MRI از کار میافتند و خدمات تشخیصی پزشکی به شدت مختل میشود.
به همین دلیل Helium نه فقط یک گاز صنعتی، بلکه ستون فقرات پزشکی نوین به شمار میرود.
۲. هلیوم در تحقیقات دماهای پایین (کرایوژنیک)؛ کشف دنیای کوانتومی
هلیوم تنها مادهای است که حتی در دماهای نزدیک به صفر مطلق هم به صورت مایع باقی میماند. این ویژگی، آن را به یکی از مهمترین ابزارها در علم کرایوژنیک (مطالعه مواد و پدیدهها در دماهای بسیار پایین) تبدیل کرده است.
Helium و پدیده ابرشارگی (Superfluidity)
وقتی Helium تا دمای حدود ۲.۱۷ کلوین سرد میشود، به حالتی به نام ابرشارگی وارد میشود. در این حالت:
ویسکوزیته (گرانروی) آن تقریباً صفر است.
میتواند بدون اصطکاک از میان لولهها حرکت کند.
حتی میتواند از دیوارههای ظرف بالا برود!
این خاصیت عجیب، ابزار بینظیری برای مطالعه قوانین مکانیک کوانتومی در مقیاس ماکروسکوپی فراهم کرده است.
کاربردهای علمی
مطالعه رفتار مواد در دماهای پایین برای توسعه ابررساناها
پژوهش در زمینه فیزیک کوانتومی و مدلسازی پدیدههای نوین
آزمایشهای مرتبط با فضاپیماها و تجهیزات فضایی که باید در سرمای شدید فضا عمل کنند
بنابراین Helium نهتنها یک گاز، بلکه کلید ورود به جهان عجیب کوانتوم است.
۳. هلیوم در صنعت هوافضا و موشکها؛ سوخت پنهان فضاپیماها
وقتی صحبت از پرتاب موشک و فضاپیما میشود، همه به سوختهای پرانرژی مانند هیدروژن و اکسیژن فکر میکنند. اما کمتر کسی میداند که بدون Helium ، بسیاری از این مأموریتها اصلاً ممکن نبودند.
نقش هلیوم در پرتاب موشک
پاکسازی (Purging): پیش از پرتاب، مخازن سوخت باید از هر گونه گاز و رطوبت پاک شوند. Helium به دلیل بیاثربودن، بهترین انتخاب برای این کار است.
فشاردهی (Pressurization): در طول پرتاب، برای انتقال سوخت مایع از مخازن به موتور نیاز به فشار بالا وجود دارد. Helium فشرده این وظیفه را بر عهده میگیرد.
ایمنی: برخلاف بسیاری از گازها، Helium غیرقابل اشتعال است و خطر انفجار ندارد.
نمونههای واقعی
ناسا در مأموریتهای شاتل فضایی خود، از هلیوم برای فشاردهی مخازن سوخت استفاده میکرد.
در پرتاب موشکهای فالکون ۹ شرکت اسپیسایکس، میلیونها لیتر Helium برای آمادهسازی سوخت بهکار میرود.
در نتیجه میتوان گفت: هر بار که یک فضاپیما به آسمان پرتاب میشود، ردپای Helium در آن وجود دارد.
۴. هلیوم در صنعت نیمهرساناها و الکترونیک پیشرفته
دنیای دیجیتال امروز – از گوشیهای هوشمند گرفته تا ابررایانهها – بدون Helium نمیتوانست وجود داشته باشد. تولید نیمهرساناها، تراشهها و تجهیزات الکترونیکی نیازمند شرایطی خاص است که هلیوم نقش کلیدی در آن دارد.
کاربرد هلیوم در ساخت تراشهها
محیط بیاثر: برای جلوگیری از آلودگی و واکنشهای ناخواسته شیمیایی در فرآیند تولید تراشهها، از Helium بهعنوان گاز محافظ استفاده میشود.
خنکسازی: به دلیل رسانایی حرارتی بالا، Helium در خنککردن تجهیزات حساس نقش دارد.
پلاسما: در لیتوگرافی نوری (فرآیند حکاکی الگو روی ویفرهای سیلیکونی)، Helium بخشی از گازهای مورد استفاده برای ایجاد پلاسماست.
هلیوم در ذخیرهسازی داده
حتی هارددیسکهای مدرن هم از هلیوم بهره میبرند. هاردهای پرظرفیت «هلیوم-فیلد» با پر کردن فضای داخلی خود با Helium به جای هوا، اصطکاک کمتر، دمای پایینتر و ظرفیت بالاتری ارائه میدهند.
به این ترتیب Helium ستون پنهان انقلاب دیجیتال محسوب میشود.
۵. هلیوم در غواصی اعماق دریا؛ سفر ایمن به دنیای ناشناخته زیر آب
غواصی در اعماق زیاد، خطری جدی به نام «مسمومیت با نیتروژن» دارد. وقتی غواص به عمق بیش از ۳۰ متر میرود، فشار بالا باعث حلشدن بیش از حد نیتروژن در خون و بافتهای بدن میشود و این موضوع میتواند منجر به گیجی، بیهوشی یا حتی مرگ شود.
نقش Helium در مخلوطهای تنفسی
برای حل این مشکل، غواصان حرفهای و نظامی از مخلوطهای گازی ویژهای به نام تریمیکس (Trimix) یا هلیوکس (Heliox) استفاده میکنند که ترکیبی از اکسیژن و هلیوم (و گاهی نیتروژن) است.
مزایا:
Helium سبکتر است و تنفس در عمقهای بالا را راحتتر میکند.
برخلاف نیتروژن، ایجاد حالت گیجی نمیکند.
خطر بیماری رفع فشار (Decompression sickness) را کاهش میدهد.
بدون Helium ، بسیاری از عملیات غواصی در اعماق اقیانوس برای تعمیر خطوط لوله نفت و گاز یا تحقیقات علمی امکانپذیر نبود.
Helium فقط یک گاز برای پر کردن بادکنکها نیست؛ بلکه یک عنصر راهبردی است که در قلب فناوریهای پزشکی، علمی، فضایی، الکترونیکی و حتی در ماجراجوییهای انسانی در اعماق دریاها نقش دارد. پنج کاربرد ناشناخته Helium که بررسی کردیم – از MRI و کرایوجنیک گرفته تا هوافضا، نیمهرساناها و غواصی – تنها بخشی از دنیای وسیع و اسرارآمیز این عنصر هستند.
با توجه به کمیابی و اهمیت حیاتی Helium ، مدیریت صحیح منابع آن، بازیافت از صنایع و سرمایهگذاری در فناوریهای جایگزین، برای آینده بشر ضروری است. شاید وقت آن رسیده باشد که نگاهمان به هلیوم را از یک گاز تفریحی به یک منبع استراتژیک و حیاتی تغییر دهیم.
بدون دیدگاه